| 专利名称： | 轻型货车振动能量回收装置 | ||
| 专利名称(英文)： | LGVs vibration energy recovery device | ||
| 专利号： | CN201520837550.9 | 申请时间： | 20151027 |
| 公开号： | CN205029537U | 公开时间： | 20160210 |
| 申请人： | 吉林大学 | ||
| 申请地址： | 130012 吉林省长春市前进大街2699号 | ||
| 发明人： | 陈书明; 王连会; 姜洋; 王登峰; 陈静 | ||
| 分类号： | H02K35/02; B60G11/10 | 主分类号： | H02K35/02 |
| 代理机构： | 长春吉大专利代理有限责任公司 22201 | 代理人： | 崔斌 |
| 摘要： | 本实用新型涉及汽车领域，具体的说是一种应用于轻型货车，将振动过程中的振动能量转化为电能的轻型货车振动能量回收装置。该装置包括钢板弹簧、大吊耳、连杆和能量转换机构；钢板弹簧一端固定在车架上，另一端固定在大吊耳上；大吊耳的上端固定在车架上，下端与连杆的一端转动连接；连杆的另一端与固定在能量转换机构中的滑块铰接；能量转换机构固定在车架上。本实用新型是一种通过对钢板弹簧吊耳的改进，并利用能量转换机构将车辆振动能量回收，将机械能转换为电能，达到高效回收高频小振幅振动能量的目的，同时产生电磁阻尼提高钢板弹簧的阻尼比的轻型货车振动能量回收装置。 | ||
| 摘要(英文)： | The utility model relates to the field of vehicle, in particular to a kind of applied to light trucks, the vibration of the vibration in the course of the energy is transformed into electric energy the vibration energy recovery device for light goods vehicles. The device comprises a plate spring, big shackle, the connecting rod and the energy conversion mechanism; steel plate one end of the spring is fixed on the frame, the other end is fixed in the large lugs; big shackle the upper end is fixed on the frame, and the lower end is rotatably connected with one end of the connecting rod; the other end of the connecting rod and is fixed to the energy conversion mechanism is hinged to the sliding block in the; energy conversion mechanism is fixed on the frame. The utility model relates to a plate spring of the lifting eye through the improved, by using the energy conversion mechanism and the vehicle vibration energy recovery, the mechanical energy into the electric energy, to achieve high-efficiency recovery of high-frequency and small-amplitude the purpose of vibration energy, at the same time generating an electromagnetic damping increase the damping ratio of the spring steel plate LGVs vibration energy recovery device. | ||
1.一种轻型货车振动能量回收装置，其特征在于，该装置包括钢板弹簧(2)、大吊耳(3)、 连杆(4)和能量转换机构(5)；其中所述的钢板弹簧一端固定在车架(1)上，另一端固定 在大吊耳(3)上；所述的大吊耳(3)的上端固定在车架(1)上，下端与连杆(4)的一端 转动连接；所述的连杆(4)的另一端与能量转换机构(5)中的滑块(5-8)铰接；所述的能 量转换机构(5)固定在车架(1)上。
2.根据权利要求1所述的一种轻型货车振动能量回收装置，其特征在于，所述的能量转换机 构(5)还包括壳体(5-1)、滑槽(5-2)、支撑件(5-3)、固定件(5-4)、电磁线圈(5-5)、 磁铁(5-6)和磁铁固定件(5-7)；其中所述的壳体(5-1)为一空腔长方体，左端开有矩形 槽，连杆(4)通过矩形槽伸入壳体(5-1)中与滑块(5-8)铰接；所述的滑块(5-8)设置 在滑槽(5-2)内与滑槽(5-2)滑动配合；所述的支撑件(5-3)固定在壳体(5-1)的中间 部位，支撑件(5-3)是两块长方体支撑板，支撑板的中间部位开有圆孔；所述的滑槽(5-2) 的左端设置有磁铁固定件(5-7)，磁铁固定件(5-7)为一空心圆柱体；所述的磁铁(5-6) 的左端伸入磁铁固定件(5-7)中并且与磁铁固定件(5-7)粘接；所述的固定件(5-4)固定 在壳体(5-1)的右端，固定件(5-4)由左右两个矩形塑料板构成，两个矩形塑料板的中间 有圆孔，该圆孔的直径与电磁线圈(5-5)构成的螺线管的直径相同，同时圆孔和电磁线圈(5-5) 构成的螺线管形成过盈配合，将电磁线圈(5-5)固定。
3.根据权利要求2所述的一种轻型货车振动能量回收装置，其特征在于，所述的滑槽(5-2) 的宽度与滑块(5-8)的宽度相同，宽度为70mm。
4.根据权利要求2所述的一种轻型货车振动能量回收装置，其特征在于，所述的支撑板为非 磁化材料或塑料材料制成。
5.根据权利要求2所述的一种轻型货车振动能量回收装置，其特征在于，所述的磁铁固定件 (5-7)的内径与磁铁(5-6)的外径相同。
1.一种轻型货车振动能量回收装置，其特征在于，该装置包括钢板弹簧(2)、大吊耳(3)、 连杆(4)和能量转换机构(5)；其中所述的钢板弹簧一端固定在车架(1)上，另一端固定 在大吊耳(3)上；所述的大吊耳(3)的上端固定在车架(1)上，下端与连杆(4)的一端 转动连接；所述的连杆(4)的另一端与能量转换机构(5)中的滑块(5-8)铰接；所述的能 量转换机构(5)固定在车架(1)上。
2.根据权利要求1所述的一种轻型货车振动能量回收装置，其特征在于，所述的能量转换机 构(5)还包括壳体(5-1)、滑槽(5-2)、支撑件(5-3)、固定件(5-4)、电磁线圈(5-5)、 磁铁(5-6)和磁铁固定件(5-7)；其中所述的壳体(5-1)为一空腔长方体，左端开有矩形 槽，连杆(4)通过矩形槽伸入壳体(5-1)中与滑块(5-8)铰接；所述的滑块(5-8)设置 在滑槽(5-2)内与滑槽(5-2)滑动配合；所述的支撑件(5-3)固定在壳体(5-1)的中间 部位，支撑件(5-3)是两块长方体支撑板，支撑板的中间部位开有圆孔；所述的滑槽(5-2) 的左端设置有磁铁固定件(5-7)，磁铁固定件(5-7)为一空心圆柱体；所述的磁铁(5-6) 的左端伸入磁铁固定件(5-7)中并且与磁铁固定件(5-7)粘接；所述的固定件(5-4)固定 在壳体(5-1)的右端，固定件(5-4)由左右两个矩形塑料板构成，两个矩形塑料板的中间 有圆孔，该圆孔的直径与电磁线圈(5-5)构成的螺线管的直径相同，同时圆孔和电磁线圈(5-5) 构成的螺线管形成过盈配合，将电磁线圈(5-5)固定。
3.根据权利要求2所述的一种轻型货车振动能量回收装置，其特征在于，所述的滑槽(5-2) 的宽度与滑块(5-8)的宽度相同，宽度为70mm。
4.根据权利要求2所述的一种轻型货车振动能量回收装置，其特征在于，所述的支撑板为非 磁化材料或塑料材料制成。
5.根据权利要求2所述的一种轻型货车振动能量回收装置，其特征在于，所述的磁铁固定件 (5-7)的内径与磁铁(5-6)的外径相同。
翻译：技术领域
本实用新型涉及汽车领域，具体的说是一种应用于轻型货车，将振动过程中的振动能 量转化为电能的轻型货车振动能量回收装置。
背景技术
轻型货车行驶的路面情况一般比较差，这样车辆行驶过程中，经常会遇到颠簸的路面， 为了减少货箱的振动，减轻货物的损失，同时提高车辆的平顺性。目前，货车的后悬架都 采用钢板弹簧进行减震。
随着能源的减少和人们节能减排意识的提高，如何提高车辆的节能环保性，成为车辆 设计工程师研究得目标，所以人们设计了不同的装置对车辆行驶过程中产生的能量进行回 收，其中就包括振动能量的回收。有的设计将振动能量利用压电材料回收，有的利用电磁 发电装置将振动能量回收。它们分别安装在车辆的不同部位，有的放置在座椅下面，有的 安装在轿车悬架上(非钢板弹簧悬架)。这些改进分别起到了一定的能量回收作用，但对货 车的钢板弹簧悬架的研究较少。
现有货车振动能量回收系统，对于高频小振动能量难以回收，导致能量回收效率低下。 不能达到振动能量高效率回收的要求，因而现有的载货车振动能量回收系统难以推广。此 外，目前在载货汽车领域还尚未出现成熟的振动能量回收系统。只有少数人研究对货车后 悬架进行改进，达到能量回收的目的，比如，中国第一汽车有限公司通过对钢板弹簧的改 进，将钢板弹簧的振动能量转化为了液压能，并写了发明专利，其申请公布号为CN 103552468A，但没有实现其向电能的转换，不能为车上用电器提供电能，因此在货车上设 计一种结构简单，安装方便，能产生电能且能量回收效率高的振动能量回收装置非常急迫。
发明内容
本实用新型提供了一种通过对钢板弹簧吊耳的改进，并利用电磁发电装置将车辆振动 能量回收，将机械能转换为电能，达到高效回收高频小振幅振动能量的目的，同时产生电 磁阻尼提高钢板弹簧的阻尼比的轻型货车振动能量回收装置，解决了现有载货车振动能量 回收不彻底和没有实现其向电能转换的不足。
本实用新型技术方案结合附图说明如下：
一种轻型货车振动能量回收装置，该装置包括钢板弹簧2、大吊耳3、连杆4和能量转 换机构5；其中所述的钢板弹簧一端固定在车架1上，另一端固定在大吊耳3上；所述的大 吊耳3的上端固定在车架1上，下端与连杆4的一端转动连接；所述的连杆4的另一端与 固定在能量转换机构5中的滑块5-8铰接；所述的能量转换机构5固定在车架1上。
所述的能量转换机构5还包括壳体5-1、滑槽5-2、支撑件5-3、固定件5-4、电磁线 圈5-5、磁铁5-6和磁铁固定件5-7；其中所述的壳体5-1为一空腔长方体，左端开有矩形 槽，连杆4通过矩形槽伸入壳体5-1中与滑块5-8铰接；所述的滑槽5-2设置在壳体5-1 内；所述的滑块5-8设置在滑槽5-2内与滑槽5-2滑动配合；所述的支撑件5-3固定在壳 体5-1的中间部位，支撑件5-3是两块长方体支撑板，支撑板的中间部位开有圆孔；所述 的滑槽5-2的左端设置有磁铁固定件5-7，磁铁固定件5-7为一空心圆柱体；所述的磁铁 5-6的左端伸入磁铁固定件5-7中并且与磁铁固定件5-7粘接；所述的固定件5-4固定在壳 体5-1的右端，固定件5-4由左右两个矩形塑料板构成，两个矩形塑料板的中间有圆孔， 该圆孔的直径与电磁线圈5-5构成的螺线管的直径相同，同时圆孔和电磁线圈5-5构成的 螺线管形成过盈配合，将电磁线圈5-5固定。
所述的滑槽5-2的宽度与滑块5-8的宽度相同，宽度为70mm。
所述的支撑板为非磁化材料或塑料材料制成。
所述的磁铁固定件5-7的内径与磁铁5-6的外径相同。
本实用新型的有益效果为：
1.本实用新型所述的轻型货车振动能量回收装置采用改进钢板弹簧吊耳的方式，将钢 板弹簧吊耳在原基础上增大，并在吊耳的下端用螺栓与一连杆铰接，这样吊耳与连杆组成 曲柄连杆机构，在连杆的另一端用销钉连接一滑块，滑块可以在滑槽内上下滑动，这样钢 板弹簧上下振动，通过曲柄连杆机构和滑块转换成了滑槽的左右移动，进而带动磁铁左右 移动，在电磁线圈中产生电流。
2.本实用新型所述的轻型货车振动能量回收装置采用的滑槽为非金属材料，不能被磁 化，在滑槽的右端通过胶粘连接把一圆柱形磁铁与其相连，磁体的左端为N极，右端为S 极。同时磁铁可以在带有圆孔的支撑中滑动，这样通过滑槽的左右移动带动圆柱形磁铁水 平的左右移动。
3.本实用新型所述的轻型货车振动能量回收装置采用将电磁线圈组成的螺线管固定 在能量吸收装置的壳体中，保持其轴线和圆柱形磁铁的轴线共线，并且圆柱形磁铁可以在 螺线管内无接触的水平移动。
4.本实用新型所述的轻型货车振动能量回收装置采用圆柱形磁铁可在电磁线圈组成 的螺线管中移动，从而改变通过螺线管的磁通量，由电磁感应定律知在电磁线圈中将会产 生电流，利用整流电路将产生的电流整流，给蓄电池充电，实现将车辆振动能量转化为电 能，实现振动能量回收的作用。同时，会在线圈中产生电磁力，这样磁铁就会受到相同大 小的阻力，这样就会增加钢板弹簧的阻尼。
附图说明
图1为本实用新型轻型货车振动能量回收装置安装在车架上的结构示意图；
图2为本实用新型轻型货车振动能量回收装置中振动能量转换机构在钢板弹簧没开始 振动时的剖视示意图；
图3为本实用新型所述的轻型货车振动能量回收装置中振动能量转换机构在钢板弹簧 振动并压缩到最大位置时的剖视示意图。
图中：1、车架；2、钢板弹簧；3、大吊耳；4、连杆；5、能量转换机构；5-1、壳体； 5-2、滑槽；5-3、支撑件；5-4、固定件；5-5、电磁线圈；5-6、磁铁；5-7、磁铁固定件； 5-8、滑块。
具体实施方式
参阅图1，一种轻型货车振动能量回收装置，该装置包括钢板弹簧2、大吊耳3、连杆 4和能量转换机构5。
其中所述的钢板弹簧2左端的卷耳与钢板弹簧2的前支架通过螺栓固定连接，钢板弹 簧2的前支架与车架1用螺栓固定，钢板弹簧2右端的大吊耳3的上端与大吊耳支架用螺 栓连接，大吊耳支架与车架1用螺栓固定。所述的大吊耳3下端用螺栓与连杆4的下端连 接，连杆4可以绕着螺栓旋转，这样连杆4和大吊耳3就组成了曲柄连杆机构。
所述的连杆4的上端位于能量转换机构5中壳体5-1左端的开口内，连杆4可以在开 口内上下移动。能量转换机构5中的壳体5-1焊接在车架1的右端上，壳体5-1的位置应 合理，保证在钢板弹簧2上下振动的过程中，连杆4可以在壳体5-1左端开口内自由上下 移动。
所述的钢板弹簧2为标准件。
所述的大吊耳3是非标准件，是将原来吊耳的构造进行重新设计，根据杠杆比增加了 常规吊耳的长度(常规吊耳的长度一般在100-110mm左右)，大吊耳长度一般可增加到原长 度的2-3倍。本专利将大吊耳的长度增大到200mm,在设计过程中可根据不同车辆原装吊耳 的长度，吊耳的材料和吊耳的安装空间进行设计，使大吊耳的长度不影响车辆行驶的通过 性，并保证在吊耳的工作过程中满足强度等性能。
所述的连杆4为非标准件。
参阅图2、图3，所述的能量转换机构5包括均为非标准件的壳体5-1、滑槽5-2、支 撑件5-3、固定件5-4、电磁线圈5-5、磁铁5-6、磁铁固定件5-7和滑块5-8。
所述的壳体5-1是一长方体，其内腔是空的，在其左边开有宽度为7cm宽的矩形槽以 使连杆4可以上下滑动。连杆4通过壳体左端的开口伸入壳体5-1中，在连杆4的上端用 销钉连接有滑块5-8，所述的滑块5-8设置在滑槽5-2内与滑槽5-2滑动配合，滑槽5-2 的宽度与滑块5-8的宽度相同；将滑块5-8压入滑槽5-2中，这样连杆4可以带动滑块5-8 在滑槽5-2内上下移动。滑槽5-2设置在壳体5-1内，可以在壳体5-1内滑动。在滑槽5-2 的左端面中心处具有一个空心的圆柱体，称为磁铁固定件5-7，与滑槽5-2一体成型，并且 该圆柱体的内径与磁铁5-6的外径相同。磁铁5-6的左端伸入磁铁固定件5-7中，并用胶 粘剂粘连。安装过程中电磁线圈5-5形成的轴线与磁铁5-6形成的轴线共线，并且圆柱形 磁铁5-6可以在螺线管内无接触的水平移动。
磁体5-6的左端为N极，右端为S极。同时磁铁5-6可以在带有圆孔的支撑中滑动， 这样通过滑槽5-2的左右移动带动圆柱形磁铁5-6水平的左右移动。
在壳体5-1的中间部位的支撑件5-3是两块长方体支撑板，支撑板用螺钉与壳体5-1 固定，在支撑板的中间部位开有圆孔，与磁铁5-6构成间隙配合，对磁铁5-6的水平移动 起到引导作用，同时可以起到定位作用。板是非磁化材料制成的，也可以选择塑料材料。 圆柱形磁铁5-6的截面直径比支撑件5-3中的支撑板上的圆形孔的直径略小，这样磁铁5-6 可以在圆孔中自由左右滑动。在壳体5-1的右端用螺钉固定有固定件5-4，固定件5-4是由 左右两个矩形塑料板构成的，板的中间有圆孔，圆孔的直径与电磁线圈5-5构成的螺线管 的直径相同，同时圆孔和电磁线圈5-5构成的螺线管形成过盈配合定位，将电磁线圈5-5 固定。同时，固定件5-4的安装位置应符合两个条件，即当磁铁5-6移动到最左端时，磁 铁5-6的右端在电磁线圈5-5的左端，当磁铁5-6移动到最右端时，磁铁5-6的右端在电 磁线圈5-5的右端。
参阅图2，在钢板弹簧2没有被压缩时，与大吊耳3连接的连杆4没有转动，这样滑 块5-8没有向右水平移动，这样，电磁线圈5-5中的磁通量没有发生变化，电磁线圈中没 有电流产生。
参阅图3，在钢板弹簧2被压缩时，与大吊耳3连接的连杆4绕其与大吊耳3连接的 螺栓转动，这样与连杆4铰接的滑块5-8在滑槽5-2中向下滑动，这样推动磁铁5-6水平 向右移动，通过电磁线圈5-5中的磁通量增加，电磁线圈中产生电流。当钢板弹簧2恢复 变形时，与大吊耳3连接的连杆4绕其与大吊耳3连接的销钉转动，这样与连杆4铰接的 滑块5-8在滑槽5-2中向上滑动，这样拉动磁铁5-6水平向左移动，通过电磁线圈5-5中 的磁通量减少，电磁线圈中产生电流。
本实用新型的工作原理为：在钢板弹簧2没有被压缩时，与大吊耳3连接的连杆4没 有转动，这样滑块5-8没有向右水平移动，这样，电磁线圈5-5中的磁通量没有发生变化， 电磁线圈中没有电流产生。
在钢板弹簧2被压缩时，与大吊耳3连接的连杆4绕其与大吊耳3连接的销钉转动， 这样与连杆4铰接的滑块5-8在滑槽5-2中向下滑动，推动磁铁5-6水平向右移动，通过 电磁线圈5-5中的磁通量增加，电磁线圈中产生电流。
当钢板弹簧2恢复变形时，与大吊耳3连接的连杆4绕其与大吊耳3连接的销钉转动， 这样与连杆4铰接的滑块5-8在滑槽5-2中向上滑动，这样拉动磁铁5-6水平向左移动， 通过电磁线圈5-5中的磁通量减少，由电磁感应定律知在电磁线圈中将会产生电流，电磁 线圈中产生电流。
利用整流电路将产生的电流整流，将电磁线圈5-5中产生的电流经过整流电路整流后 与车载蓄电池连接，给蓄电池充电，供车辆用电设备使用。这样把车辆的振动能量转化为 电能，实现了振动能量的回收。并且在产生电流的过程中，在线圈内部会产生电磁阻力， 这样增加了系统的阻尼，即加大了钢板弹簧2的阻尼。
